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富营养化水体中常见沉水植物恢复重建影响因子研究

赵风斌  
【摘要】:随着现代社会的发展我国淡水水体的富营养化日趋严重,水体中的动植物尤其是沉水植物遭到严重的破坏。沉水植物不仅为鱼虾等提供食物和栖息地,还参与了水体生态系统的碳氮磷的循环。近年来国内外普遍认为:恢复建植沉水植物是控制水体的富营养化的有效措施。但是,沉水植物生长在富营养化水体中,生长会受到各个环境因子的影响和胁迫,对他们的生长构成迫害。因此,研究环境因子对于沉水植物的生长影响具有重要的意义,对于水体富营养化的治理具有划时代的意义。 本文选取常见的沉水植物-苦草(Vallisneria natans)、轮叶黑藻(Hydrillaverticillata)、狐尾藻(Myriophyllum spicatum)作为研究对象,通过室内外实验来探讨水深、光照、溶氧、盐度、Cu~(2+)等因子对沉水植物的生物学指标的影响和植物体内生理生化的响应。本研究主要包括三个部分:一、在淀山湖采用悬浮法在不同的水深(0.5m、1.0m、1.5m、2.0m)种植苦草,试验期间测量苦草的根长、株高、鲜重、叶片数等生长指标,同时测量光照和溶解氧等生态环境因子,来探讨水深、光照、溶氧等环境因子对沉水植物的影响;二、以沉水植物苦草、轮叶黑藻、狐尾藻为研究对象,分别研究了在处理浓度分别为0、0.05、0.08mol/L盐度(以NaCl调节盐度)下3种沉水植物的生物学指标(株高、鲜重、单株叶面积等)和生理状况(MDA),来探讨盐度作为一个环境因子对沉水植物恢复建植的影响;三、以苦草为研究对象,在0mg/L、1mg/L、2mg/L、4mg/L、6mg/L五个浓度梯度的Cu~(2+)胁迫下研究苦草的生长特性(株高、鲜重)及生理指标(MDA、H2O2及CAT)的影响,探索铜离子(Cu~(2+))对沉水植物的影响作用。结果表明: (1)水深对苦草的生长具较显著影响,光照强度、溶氧分别和苦草日相对生长率具有显著相关性。苦草的株高、叶片数、根长等生物学生长指标在0.5m、1.0m水层生长良好,1.5m与2.0m均出现不同程度的负增长状况。光照强度与苦草日相对生长率之间具有显著相关性(R=0.905),0.5m、1.0m水层的光照强度下苦草的相对生长率分别为0.14和0.11,而1.5m、2.0m水层的光照强度下苦草出现负增长的情况。水中的溶解氧含量与苦草成活率之间具有显著相关性(R=0.935)。随着水深的增加,溶氧逐渐降低,苦草的成活率也逐渐下降。在2.0m水层处,溶氧均值为2.76mg/L,苦草的成活率为46.5%,在1.0m水层处,溶氧为5.66mg/L,苦草成活率为86.5%。因此,淀山湖苦草群落恢复宜先在1.0m以浅的沿岸带开展。 (2)在0.05mol/L的盐度下轮叶黑藻、苦草出现株高、鲜重的生长抑制,丙二醛含量增加,单株叶片面积减小,而狐尾藻在0.05mol/L的浓度下生长良好,0.08mol/L的处理浓度下出现株高、鲜重下降,丙二醛含量增高的现象。因此推荐盐度在0.05mol/L以下的水体,可以考虑建植苦草和轮叶黑藻,水体盐度在0.05-0.08mol/L的水体建议栽培狐尾藻为宜。盐胁迫下沉水植物会表现为一定的抗逆性,通过单株叶片面积减小、增加根冠比、叶片肉质化等措施来减少水分流失,保证机体的正常生理功能,但超过一定的阀值,抗逆性会减弱,导致沉水植物出现生长抑制或者死亡现象,因此,要在有一定盐度的水域内恢复沉水植物的建植,所需沉水植物耐受度应该高于水体的盐度,这是保证沉水植物成活的基本前提。 (3)Cu~(2+)对苦草的胁迫作用明显,Cu~(2+)的浓度为2mg/L时,苦草出现生长抑制,株高变矮,鲜重减小,但能生存。4mg/L时,出现明显的抑制现象,在累积胁迫30天后外侧叶片出现腐烂变黑。微量的Cu~(2+)有利于激活过氧化氢酶(CAT)的活性,增强植株的抗胁迫性,在恢复沉水植物初期可以考虑添加少量的Cu~(2+),来增加植物的抗逆性。过氧化氢酶(CAT)较其他的酶或者产物有较早的反应时间,因此,检测CAT较其他酶类更具有时效性、准确性。4mg/L是苦草耐受阀值,建议在Cu~(2+)含量高于此浓度的水体中不宜建植。


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